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LAMOST望远镜坐落在国家天文台兴隆观测站
16台多目标光纤光谱仪和32台CCD
4000光纤及其定位单元
24块1.1米的六角形子镜拼接成的反射施密特改正镜MA
37块1.1米的六角形子镜拼接成的球面主镜MB
“说起LAMOST，我总会想起那次和天文同仁们夜航舟山。苏定强、陈建生同志这时找到了我，他们两位现在都是中国科学院院士，那时还是中青年学者。他们找我是为了讨论下一步的中国天文学。当时我国天文学正面对着"极其困难、又非常急迫的下一步"。”中科院院士、国家天文台原台长王绶琯，曾回忆他担任中科院数学物理学部主任、国家科委天文学科组副组长等职务期间，大型“巡天”设备LAMOST这一创新构想诞生的时代背景。
那时，“天文实测已揭开"全波段、大样本、巨信息量"时代的序幕，正在把学科的开拓引进新的"广大与精微"……在这之后不久，我们把目标定在配置多根光学纤维(简称"多光纤")的"大天区面积大规模光谱"的开拓上。接着是方案探讨，先后经过多次学术讨论，三易蓝图，1994年终于把方案定型在LAMOST上。”
从物理学天空“两朵乌云”到天文学“两朵乌云” “100年前，近代物理学处于革命前夜。两个重大发现——迈克尔逊-莫雷试验、黑体辐射与"紫外灾难"，分别在光的波动理论、能量均分理论上挑战了经典物理学……”中科院国家天文台研究员、LAMOST项目负责人赵永恒，11月8日，在“纪念元大都天文台建立730周年暨天文仪器与天文学发展国际学术研讨会”上作报告“国家重大科学工程——大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST”，他率先讲述了物理学天空曾出现的“两朵乌云”，特别是100年后的今天被称为天文学“两朵乌云”的暗物质与暗能量命题。
赵永恒说，1900年4月，英国理论物理和实验物理学家开尔文以《19世纪热和光的动力学理论上空的乌云》为题发表文章，将上述两大发现称之为“物理学晴空的两朵乌云”。此后，“两朵乌云”引来了20世纪物理学革命的暴风骤雨，其中第一朵“乌云”导致狭义相对论诞生，另外一朵“乌云”则导致量子力学诞生，相对论和量子论成为现代物理学两大理论基石。
赵永恒说，2004年8月，美国科学与技术委员会在制定物理与天文学发展战略时，将暗物质与暗能量排序在“新世纪要解答的11个科学难题”前两位。他说，宇宙的基本组分是普通物质、暗物质和暗能量。目前，人类科学能够描述的普通物质仅占宇宙总能量的4%，其余96%包括占总量22%的暗物质和占总量74%的暗能量，人们完全不知道它们是什么！
赵永恒说，揭开暗物质、暗能量之谜，将是继哥白尼的日心说、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论以及量子论之后，人类认识宇宙的又一次飞跃。
从郭守敬编制《授时历》到LAMOST横空出世 “我国元代天文学家郭守敬等编纂的《授时历》，至今仍可预报现代日食。”同样是在“纪念元大都天文台建立730周年暨天文仪器与天文学发展国际学术研讨会”上，中科院国家天文台副研究员李勇作报告时如是说。
李勇介绍说，《授时历》编成于1280年，行用于1281年~1644年，是集我国传统诸历大成、精度极高且极负盛名的一部历法，至今国内外对其研究热度不减。与现代天象预报方法相比，《授时历》每百年误差仅万分之一。今年7月22日发生的日全食，食延达6分钟；全食带横穿我国长江流域数座大中型城市，从西南成都、重庆到武汉、合肥直至杭州、上海。《授时历》对这次日全食北京地区食甚时刻的预报，误差仅56分钟。
李勇说，我国元明时期，以《授时历》包括《大统历》为代表的传统中国历法，其编算和研制工作达到顶峰，而发达的历术离不开发达的天文观测、天文理论、天文仪器。
河北省邢台市郭守敬纪念馆宣教部副主任马瑞红在这次研讨会上发言说，郭守敬在其最具代表性的简仪等天文仪器研制中，有着诸多创新。譬如简仪中滚动轴承的发明，即比西方文艺复兴时期达·芬奇设计的滚筒轴承早200多年；简仪上赤道装置的设计，比丹麦天文学家第谷·布拉赫制造的相类观测仪早300多年。英国著名生物化学家李约瑟博士曾评价说，“对现代望远镜广泛应用的赤道装置来说，郭守敬的做法实在是很早的先驱，它将成为人类科学文化发展历程中永不磨灭的里程碑。”
就在郭守敬天文时代远去700年之后，王绶琯院士、苏定强院士等看准中国天文学应瞄准大规模光谱观测突破口，一个全新的“巡天”望远镜横空出世：公元2008年8月，LAMOST完成全部建设任务，其工程分为8个子系统：光学、主动光学和镜面支撑、机架和跟踪装置、望远镜控制、焦面仪器、圆顶、观测控制和数据处理、输入星表和巡天战略。
“LAMOST，是大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜英文的缩写（The Large Sky Area Multi-tFiberSpectroscopic Telescope）。LAMOST望远镜坐落在国家天文台兴隆观测站”。
赵永恒向记者描述这部“巡天”设备的工作状态：“夜幕中，星光落入改正镜，反射至主镜，成像于焦面，光纤对准星像定位，星光随光纤落在光谱仪上，经拍摄获取光谱……”他说，LAMOST的使命是大规模天文光谱“巡天”，包括银河系“巡天”和河外“巡天”，科学家将藉此获得大视场、大样本信息，探究第一代恒星演化、银河系形成、暗物质与暗能量分布、宇宙大尺度结构等。
赵永恒称LAMOST是继伽利略、开普勒的折射望远镜，牛顿的反射望远镜，施密特的折反射望远镜3种类型里程碑之后第4种类型里程碑。它的独特设计在于集成各类望远镜的优势，即施密特式的“大视场”、反射改正镜的“大口径”、中星仪式设计既节省经费又不失“巡天”功能，为主动反射施密特系统，实现了光、机、电、自动控制一体化。
赵永恒说，LAMOST在技术上主要有两项创新：第一，主动光学技术。他说，主动光学技术就是望远镜在观测时，随时检查镜面形状随时修正，使镜面保持精确的协调；第二，光纤定位技术——4000根光纤在焦面上快速精确定位，使国际上现有望远镜光纤部件提高近一个数量级。他说，国际上在大规模天文光谱开拓上先走一步的是英国科学家，其英澳望远镜可获得10万天体的光谱，美国“SDSS”计划主体望远镜可获得100万天体的光谱，而LAMOST望远镜可获得1000万天体的光谱。
“由于LAMOST的大口径，在曝光1．5小时内可观测到20．5等的暗弱天体；还由于它在相应于5度视场的焦面上放置了4000根光纤，连接到光谱仪上可同时获得4000个天体的光谱，因而LAMOST成为世界上光谱获取率最高的望远镜。由此，天文学从百万级星系光谱时代迈向千万级星系光谱时代。”
赵永恒说，主动光学发明人、国际著名天文光学专家R.Wilson评价说，“LAMOST的成功，不但将是中国科技的胜利，亦将是整个国际天文界的胜利。”
从斯隆数字天空勘测计划到宇宙深空之旅 20世纪80年代末，美国科学家们提出了斯隆数字天空勘测计划（Sloan Digital SkySurvey，简称SDSS）。赵永恒曾这样诠释SDSS“巡天”观测及其在认识宇宙中的作用：
SDSS是美国、日本和德国的8个大学和研究所的合作项目。该项目计划进行成像“巡天”和光谱“巡天”观测，其所获得的观测资料将被用于研究宇宙大尺度结构、星系形成与演化等天体物理学重大前沿课题。SDSS通过光谱“巡天”确定宇宙大尺度结构的途径，是对100万个星系进行光谱观测。有了星系光谱就能得到星系的红移，根据红移就有可以确定星系的距离，由此可得到星系在宇宙中的三维分布，从而可研究宇宙的结构和星系的演化等问题。
2009年4月26日，国际天文年纪念大会在北京举行。中科院院士苏定强在其大会报告中，称光谱“巡天”是天体物理研究最重要的信息。他说，分光术的发明,导致太阳光谱线被发现；而这个谱线是元素的标志，天文学家藉此了解天体的化学成份，而且根据谱线信息还可研究天体磁场作用等。他说，分光术的发明，与伽利略首次用望远镜观测天空具有同等重要意义；光谱技术被发现可谓与天体理论诞生同等重要。
就在这次大会上，中科院院士陈建生提出，天文学因其不断地发现新现象而不断向科学提出挑战。宇宙暗物质和暗能量的发现，就是向当代物理学和天文学提出的尖锐挑战。他说，人类是在宇宙演化进程中诞生的，人类在研究宇宙的同时亦认识到自身，认识人类在宇宙中的地位。爱因斯坦曾说，“宇宙中最不可理解的事情是宇宙竟然可以被理解。”这是人类的骄傲。同时，宇宙尽管可以理解，但这种理解永远不能穷尽，这是宇宙的魅力，是激励人类求知的动力和推动人类进步的源泉之一。
来源：大众科技报 (来源：大众科技报)
来源：人民网
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